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Modélisation numérique discrète innovante pour le monitoring électrique des roulements

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Pour citer ce document :
URI: http://hdl.handle.net/2042/63555
Title: Modélisation numérique discrète innovante pour le monitoring électrique des roulements
Author: Machado, Charles; Guessasma, Mohamed; Bourny, Valéry; Bouzerar, Robert; Fortin, Jérôme; Baudon, Stéphanie; Bellenger, Emmanuel
Abstract: La modélisation des organes mécaniques frottants ou roulants est généralement difficile à mettre en place avec les méthodes numériques existantes. Des études numériques sont couramment menées à l'aide des approches éléments finis et/ou multibody moyennant certaines approximations, notamment au niveau de l'interface de contact et les temps de calculs sont souvent importants. Dans le cas d'un roulement, l'étude de l'endommagement et de l'usure avec ces méthodes se révèle difficile à mettre en place en dynamique. Pour répondre aux limites numériques actuelles et permettre une étude plus fidèle d'un roulement, une modélisation globale par éléments discrets (MED), initiée lors des travaux de thèse et d'ordinaire dédiée à l'étude des milieux granulaires, est proposée pour accéder précisément et efficacement aux phénomènes couplés ayant lieu au contact roulant. Le roulement est finalement vu comme un milieu granulaire métallique particulier. D'ailleurs, des caractéristiques électriques communes connues sous l'Effet Branly, relatives aux propriétés physiques du contact ont été décelées expérimentalement dans ces deux milieux. Sur la base de travaux précédents, cette alternative numérique est particulièrement adaptée à la modélisation dynamique de ce type de problème multi-contacts. Cette nouvelle démarche s'efforce de développer une modélisation efficace du roulement dans le but d'améliorer le monitoring des machines tournantes. Pour ce faire, un logiciel MED en constant développement permet de simuler le fonctionnement d'un roulement en associant plusieurs échelles de description. En effet, cette approche discrète lève les approximations comme la prise en compte des déformations des bagues, des interactions avec les cages et au niveau du contact bille/piste du roulement. La modélisation de la compétition entre la rugosité et la lubrification pour introduire des pertes par friction est actuellement en développement. Ce code de calcul dédié au roulement appelé ?jumeau numérique? ouvre la voie au développement de nouvelles méthodes de surveillance dans le but d'augmenter la durée de vie du composant. A ce titre, nous sommes aussi à l'origine d'une nouvelle méthode de surveillance du roulement basée sur une mesure électrique. Depuis 2008, les études menées au Laboratoire des Technologies Innovantes ont clairement établi la pertinence des mesures électriques localisées sur les roulements et généré une démarche prometteuse en matière de surveillance prédictive. Dans le cadre des nouvelles pratiques de l'industrie du futur, des simulations électromécaniques sont menées pour aider à l'interprétation de mesures électriques issues des roulements des machines tournantes. Les développements numériques multi échelles sur le contact rugueux lubrifié associés à des modèles de couplage électromécaniques permettent d'investiguer, à des fins de monitoring, les phénomènes liés à l'endommagement,... En réalité, la génération de bruits, de vibrations anormales, d'échauffement importants témoignent trop tardivement de l'initiation d'un mode de défaillance ce qui implique bien souvent le remplacement du composant incriminé. Grâce à la richesse de ce signal électrique, il est possible à l'aide des simulations, d'identifier et de suivre des anomalies liées au chargement mécanique et au montage avant l'émergence d'un mode de défaillance. Ainsi, la combinaison de cette technique électrique avec les principales méthodes de surveillance devrait conduire à un outil de suivi des machines tournantes très performant ainsi qu'à un système d'aide à la décision sans égal. Du point de vue industriel, la définition d'indices de qualité du contact roulant à partir des mesures électriques et des données issues des méthodes classiques, permettrait de suivre l'évolution de l'état des roulements qui sont au c?ur des préoccupations, dans les machines tournantes.
Subject: usine du futur; Monitoring; Roulement; Couplage électromécanique; Contact lubrifié; Méthode des Éléments Discrets; jumeau numérique
Publisher: AFM, Association Française de Mécanique
Date: 2017

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  • Président comité d'organisation : Thomas Rougelot
  • Président du conseil scientifique : Jianfu Shao
  • Co-Présidents du conseil scientifique : Gilmar Mompean et Eric Markiewicz
  • Editeur : Association Française de Mécanique
  • ISSN : 2491-715X (en ligne)
  • Contact : cfm2017